【題目】如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xoy的一、二象限內(nèi),分別存在以虛線OM為邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。勻強(qiáng)電場(chǎng)方向沿y軸負(fù)方向,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于xoy平面向里,虛線OMx軸負(fù)方向成45°角。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v0沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),粒子每次到x軸將反彈,每次反彈水平分速度不變、豎直分速度大小均減為反彈前的倍、方向相反。電場(chǎng)強(qiáng)度大小為,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為,求:

(不計(jì)粒子重力,題中各物理量單位均為國(guó)際單位,計(jì)算結(jié)果可用分式表示)

(1)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;

(2)帶電粒子最后一次經(jīng)過(guò)OM時(shí)的位置坐標(biāo);

(3)帶電粒子從最后一次經(jīng)過(guò)OM時(shí)開(kāi)始,沿電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的總路程。

【答案】12)(-)(3d

【解析】

1)設(shè)磁場(chǎng)強(qiáng)度大小為B,粒子進(jìn)入磁場(chǎng),根據(jù)左手定則,粒子做的圓周運(yùn)動(dòng)后經(jīng)過(guò) OM,粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)有qv0B=,

T=

解得周期T= ,

而后速度大小變化但周期不變,故帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:

t=T=

2)根據(jù)洛倫茲力提供向心力,有:qv0B=m,

解得:

粒子進(jìn)入電場(chǎng)后加速運(yùn)動(dòng)到x軸,設(shè)速度為v1,有:

第一次與x軸碰撞后反彈速度為,

又有

解得:r′=,

故最后一次經(jīng)過(guò)OM時(shí)的坐標(biāo)為();

3)因粒子第二次進(jìn)入電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng),故在到達(dá)x軸過(guò)程中

豎直方向:vy2=2a

第一次反彈豎直分速度變?yōu)樵瓉?lái)的倍,豎直分速度vy1=vy

高度

第二次反彈豎直分速度變?yōu)樵瓉?lái)的倍,豎直分速度vy2=vy1,

高度 ……

n次反彈豎直分速度變?yōu)樵瓉?lái)的倍,

高度hn=

故總路程為:

H=d +2h1+h2+……+hn=d

即帶電粒子從最后一次經(jīng)過(guò)OM時(shí)開(kāi)始,沿電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的總路程為H=d

參考運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】201861411時(shí)06分,探月工程嫦娥四號(hào)任務(wù)鵲橋中繼星成為世界首顆成功進(jìn)入地月拉格朗日L2點(diǎn)的Halo使命軌道的衛(wèi)星,為地月信息聯(lián)通搭建天橋。如圖所示,該L2點(diǎn)位于地球與月球連線的延長(zhǎng)線上,鵲橋位于該點(diǎn),在幾乎不消耗燃料的情況下與月球同步繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。已知地球、月球和鵲橋的質(zhì)量分別為Me、Mm、m,地球和月球之間的平均距離為R,L2點(diǎn)離月球的距離為x,則

A. 鵲橋的線速度大于月球的線速度

B. 鵲橋的向心加速度小于月球的向心加速度

C. x滿足

D. x滿足

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】質(zhì)量為 m 的小球由輕繩 a b 分別系于一輕質(zhì)細(xì)桿的 A 點(diǎn)和 B 點(diǎn),如圖所示,繩 a 與水平方向成θ角,繩 b 在水平方向且長(zhǎng)為 l ,當(dāng)輕桿繞軸 AB 以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是(

A. a 繩的張力不可能為零

B. a 繩的張力隨角速度的增大不發(fā)生改變

C. b 繩突然被剪斷,則 a 繩的彈力一定發(fā)生變化

D. 當(dāng)角速度,b 繩將出現(xiàn)彈力

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】abcd是質(zhì)量為m,長(zhǎng)和寬分別為bl的矩形金屬線框,有靜止沿兩條平行光滑的傾斜軌道下滑,軌道平面與水平面成θ角。efmn為一矩形磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向豎直向上。已知da=an=ne=b,線框的cd邊剛要離開(kāi)磁區(qū)時(shí)的瞬時(shí)速度為v,整個(gè)線框的電阻為R,試用題中給出的物理量(m、b、l、B、θ、v、R)表述下列物理量。

(1)ab剛進(jìn)入磁區(qū)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);

(2)此時(shí)線框的加速度;

(3)線框下滑過(guò)程中共產(chǎn)生的熱量。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖1所示,用“碰撞實(shí)驗(yàn)器材”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,即研究?jī)蓚(gè)小球在軌道末端碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系:先安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,在地上鋪一張白紙,白紙上鋪放復(fù)寫紙,記下重垂線所指的位置O。

接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)步驟如下:

步驟1:不放小球2,讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下,并落在地面上。重復(fù)多次,用盡可能小的圓,把小球的所有落點(diǎn)圈在里面,其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置;

步驟2:把小球2放在斜槽前端邊緣位置B,讓小球1A點(diǎn)由靜止?jié)L下,使它們碰撞。重復(fù)多次,并使用與步驟1同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置;

步驟3:用刻度尺分別測(cè)量三個(gè)落地點(diǎn)的平均位置M、P、NO點(diǎn)的距離,即線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度。

1)上述實(shí)驗(yàn)除需測(cè)量線段OM、OPON的長(zhǎng)度外,還需要測(cè)量的物理量有______。(寫出物理量及相應(yīng)符號(hào))

2)實(shí)驗(yàn)中造成誤差的可能情況有______

A.用直尺測(cè)量的線段OM、OP、ON長(zhǎng)度值

B.軌道不光滑

C.軌道末端不水平

D.軌道末端到地面的高度未測(cè)量

3)若測(cè)得各落點(diǎn)痕跡到O點(diǎn)的距離:OM2.68cm,OP8.62cmON11.50cm,并知小球12的質(zhì)量比為21,則系統(tǒng)碰撞前總動(dòng)量P與碰撞后總動(dòng)量P的百分誤差__________________%(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。

4)完成上述實(shí)驗(yàn)后,實(shí)驗(yàn)小組成員小紅對(duì)上述裝置進(jìn)行了改造,小紅改造后的裝置如圖2所示。使小球1仍從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下,重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟12的操作,得到兩球落在以斜槽末端為圓心的圓弧上,平均落點(diǎn)M′、P′、N′。測(cè)量軌道末端到M′、P′、N′三點(diǎn)的連線與水平方向的夾角分別為,則驗(yàn)證兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為________ (用所測(cè)物理量的符號(hào)表示)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,水平放置的密閉、導(dǎo)熱氣缸通過(guò)一段不計(jì)體積的導(dǎo)管和上端開(kāi)口玻璃管相連,氣缸被一不計(jì)厚度的隔熱輕活塞隔成體積相同的兩部分氣體,氣體壓強(qiáng)均等于大氣壓強(qiáng)P0,長(zhǎng)度均為L=10cm(上部分氣缸中接有一段體積不計(jì)的電阻絲),玻璃管內(nèi)裝有一段長(zhǎng)為h=40cm的水銀,導(dǎo)管處閥門關(guān)閉。已知?dú)飧讬M截面積為S,玻璃管橫截面積為,外界溫度為T=27℃,P0=75cmHg,封閉氣體可視為理想氣體。求:

①打開(kāi)閥門,求穩(wěn)定后玻璃管內(nèi)水銀柱長(zhǎng)度h;

②給活塞上部分氣體用電阻絲加熱,直至水銀柱回到初始液面,求此時(shí)上部分氣體的溫度T’。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,洗衣機(jī)的脫水桶采用帶動(dòng)衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(  )

A. 脫水過(guò)程中,衣物是緊貼桶壁的

B. 水會(huì)從桶中甩出是因?yàn)樗问艿降南蛐牧艽蟮木壒?/span>

C. 加快脫水桶轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,脫水效果會(huì)更好

D. 靠近中心的衣物的脫水效果不如周邊的衣物的脫水效果好

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】201913日早上,嫦娥四號(hào)探測(cè)器從距離月面15公里處開(kāi)始實(shí)施動(dòng)力下降,不斷接近月球。在距月面某高度處開(kāi)始緩速下降,對(duì)障礙物和坡度進(jìn)行識(shí)別,并自主避障,30s后降落在月面。若嫦娥四號(hào)的質(zhì)量為1.2×103kg,月球表面的重力加速度大小為1.6m/s2,懸停時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)向下噴出速度為3.6×103m/s的高溫高壓氣體,則探測(cè)器在緩速下降的30s內(nèi)消耗的燃料質(zhì)量約為(認(rèn)為探測(cè)器的質(zhì)量不變)

A. 4kg

B. 16kg

C. 80kg

D. 160kg

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,質(zhì)量形金屬細(xì)框豎直放置在兩水銀槽中,形框的水平細(xì)桿CD長(zhǎng)L=0.20m,處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1=0.1T,方向水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一匝數(shù)n=300,面積S=0.01m2的線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)S與兩水銀槽相連,線圈處于與線圈平面垂直,沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示,t=0.22s時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S,細(xì)框瞬間跳起(細(xì)框跳起瞬間安培力遠(yuǎn)大于重力),跳起的最大高度h=0.20m,不計(jì)空氣阻力,重力加速度,下列說(shuō)法正確的是

A. 0~0.10s內(nèi)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為3V

B. 開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,CD中的電流方向由CD

C. 磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的方向豎直向下

D. 開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,通過(guò)細(xì)桿CD的電荷量為0.03C

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